| 研究課題/領域番号 |
25282106
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| 研究機関 | 湘南工科大学 |
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研究代表者 |
大谷 俊博 湘南工科大学, 工学部, 教授 (60454154)
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| 研究分担者 |
田淵 正明 独立行政法人物質・材料研究機構, 高温材料グループ, グループリーダー (60354239)
平尾 雅彦 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80112027)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | クリープ / 非線形超音波 / タイプ４損傷 / 非接触計測 / 損傷評価 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，EMAR法(Electromagnetic Acoustic Resonance: EMAR法)を用いて高Crフェライト系耐熱鋼の代表的なASME Gr.122鋼(11Cr-0．4Mo-2W-CuVNb鋼)およびGr．91鋼(9Cr-1Mo-VNb鋼)の溶接継手部のクリープ損傷中の非線形超音波量:非線形超音波スペクトロスコピー(Nonlinear Resonant Ultrasound Spectroscopy: NRUS）法による共鳴周波数の移動から評価と非線形３波相互作用法により発生した第３の波の振幅から評価し，その2つの非線形音響特性の相関関係とクリープ損傷中の微細組織の変化との関係を明らかにすることを目的とした．
板厚30mmのGr．122鋼及び板厚25mmのGr．91鋼Gr．91鋼の板材を供試材とした．その供試材を母材としたH開先の溶接継手をガス・タングステンアーク溶接により作成した．開先のほぼ全積層を含む幅24．5mm, 厚さ24．5mm,平行部長さ120mmの大型平板溶接継手試験片を製作し，Gr．122鋼は600℃，100MPa，Gr．91鋼は，600℃, 90MPaの条件で所定の時間までクリープ試験を行い, 中断材を作製した. その大型平板溶接継手試験片から厚さ約3．5mmの試験片を切り出し，室温にて溶接熱影響部 (Heat Affected Zone：HAZ)近傍で板厚方向の超音波特性の測定を行った．
その結果，以下の事が明らかになった．細粒HAZ部の共鳴周波数の移動と３波相互作用法による2つの非線形音響量は，Gr122鋼では，クリープ寿命の約50％まで減少し，その後微増し，寿命の80％過ぎから急増した．Gr91鋼では，寿命の約20％まで減少し，その後，寿命の30％付近から増加する傾向を示した．これは細粒HAZ部の転位の運動と再構築とによる組織変化に起因する． 寿命50％および30％以降の変化はクリープボイドの発生・成長と同じであった．それはSEMやTEM観察による結果から裏付けられる．細粒HAZ部の３波相互作用法による非線形音響量の変化は，共鳴周波数の移動よる非線形音響量よりも組織変化に敏感であった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
大型平板溶接継手試験片のクリープ試験（ASMEGr.122,Gr.91鋼）の中断試験の超音波計測および組織観察は終了し、結果は一部査読付き論文として発表している。また年度後半から、母材試験片、再現HAZ材試験片、小型平板溶接継手試験片、丸棒溶接継手試験片に、下記の2種類のクリープ試験をの開始した。１）1本の試験片を用いて，所定時間クリープさせ、室温にて超音波特性を計測、それを破断まで繰り返す連続試験法、２）複数本のクリープ試験を用意し、クリープ時間の異なるクリープ途中止め試験片を製作し、それを室温にて超音波特性を計測後、組織観察をする中断試験法
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| 今後の研究の推進方策 |
高クロム系フェライト系耐熱鋼（ASMEGr.122,Gr.91鋼）の母材試験片、再現HAZ材試験片、小型平板溶接継手試験片、丸棒溶接継手試験片に、2種類１）連続試験方と２）中断試験法のクリープ試験を行い、大型平板溶接継手試験片の結果との対比をしながら、①高調波の発生，②分調波の発生, ③共鳴周波数の移動, ④非線形３波相互作用の相関関係とクリープ中の微細組織との関係を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
前年度の購入した非線形パルサーレシーバーの購入代金が計画時より安く購入でき、そのための未使用額があったので、本年度の残金が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は国際会議等の出席により計画通り予算を使う計画である。
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